【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱分解キルン及びその温度分布制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の被焼却物を焼却する関連技術として、技術例１：実開平３−５６０２７号「流動床式焼却炉」が提案されている。 かかる技術例１において、ごみ焼却を行なう場合には、排ガス中のダイオキシン濃度を低減するために、排ガス温度を下げることが有効であるとされている。

【０００３】一方、都市ごみ等には、可燃物やプラスチックが含まれているために、都市ごみ等の被分解物を、
熱分解キルンに送り込んで熱分解し、可燃性ガスや油化成分を取り出して再利用を図る技術が提案されている。
かかる技術では、被分解物を回転状態の内筒内で転動させながら加熱して熱分解するとともに、内筒の回りに下流から熱媒を供給して、上流から抜き出すことにより、
内筒内部に傾斜状態の温度分布を設定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、熱分解キルンの下流から上流に熱媒を流す場合には、内部の温度分布が画一的に決まってしまうとともに、例えば熱分解キルンの下流部近傍の温度を、前述したダイオキシンが発生しにくい温度に設定しようとすると、その温度範囲を保持できる距離が小さくなり、被分解物の加熱効率が低下し易くなる。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、以下の目的を達成するものである。 熱分解キルンの内部温度設定時の自由性を高めること。 所望の熱分解温度の保持時間を長くし、熱分解効率を高めること。 熱分解キルンの小型化を図ること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】都市ごみ等の被分解物を熱分解キルンにより熱分解する技術において、被分解物を内筒の内部に供給して被分解物を転動させながら、内筒の回りを囲む外筒の内部に熱媒を供給して、内筒内部の被分解物を熱分解するとともに、外筒内の内部を隔壁により区画して、内筒の長さ方向に独立した複数の加熱室を形成しておき、高温ガス供給手段から各加熱室に熱媒を個別に供給して、制御部により熱媒の供給状態を制御して内筒の内部温度を複数段に分けて設定する技術が採用される。 内筒と外筒との間に、これらを一体回転させる駆動手段が配されて、駆動手段の作動により一体回転がなされる技術や、内筒の内部における複数箇所に温度センサを配しておいて、該温度センサによる温度検出データを制御部に伝送して、内筒の内部を個々に設定する技術が適用される。 加えて、加熱室に送り込む熱媒の熱量差により内部温度を設定するとともに、その際に、
単位時間当たりの熱媒量により内部温度を設定するようになし、例えば同一の熱媒を使用して内部温度の設定を行なう制御がなされる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱分解キルン及びその温度分布制御方法の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

【０００８】図１にあって、符号１は熱分解キルン本体、２は被分解物供給手段、３は熱分解ガス処理系、４
は残渣処理系、５は高温ガス供給手段、６は排ガス処理系、７は制御部、８は駆動手段、１０は外筒、２０は内筒を示している。

【０００９】前記熱分解キルン本体１は、図１に示すように、外筒１０と内筒２０とを同心状に組み合わせて構成されており、これらに、被分解物供給手段２，熱分解ガス処理系３，残渣処理系４，高温ガス供給手段５，排ガス処理系６，制御部７及び駆動手段８が接続状態に配される。

【００１０】前記被分解物供給手段２は、都市ごみ等の被分解物を、内筒２０の上流開口から内部に供給するものである。

【００１１】前記熱分解ガス処理系３は、熱分解キルン本体１で被分解物を熱分解することによって生成されたガス分の熱分解ガスについて、貯蔵や消費等の必要な処理を行なうものである。

【００１２】前記残渣処理系４は、熱分解キルン本体１
で被分解物を熱分解することによって生成された残渣分について、貯蔵や廃棄等の必要な処理を行なうものである。

【００１３】前記高温ガス供給手段５は、ガス供給管５
ａを経由して熱媒である高温ガスを外筒１０と内筒２０
との間の加熱室Ａ，Ｂに供給し、内筒２０を加熱することによりその内部の被分解物を熱分解状態に導くものである。

【００１４】前記排ガス処理系６は、内筒２０を加熱した熱交換後のガスを、ガス排出管６ａを経由して回収するとともに、回収したガスを必要に応じて大気放出等の処理を行なうものである。

【００１５】前記制御部７は、図１に鎖線で示すように、熱分解キルン本体１，駆動手段８及び内筒２０等に対して接続状態に配され、駆動手段８に指令信号を出力して、内筒２０の回転速度を制御するとともに、加えて、内筒２０の複数箇所（図１例では２箇所）に、その内部温度を検出するための温度センサ７ａを配して、該温度センサ７ａの検出信号をスリップリング等や信号ケーブルを介して外部まで伝送し、これらの温度データに基づいて、ガス供給管５ａの途中に配した制御弁７ｂの開度調整により、熱媒である高温ガスの供給量を制御して、温度の設定を行なう機能を有するものが適用される。

【００１６】前記駆動手段８は、外筒１０の回りに配される固定状態の支持構造物Ｓによって支持されている回転駆動源８ａと、該回転駆動源８ａにより回転させられるピニオン８ｂと、該ピニオン８ｂに噛み合って回転させられ外筒１０の一部を介して内筒２０を回転させるためのラックギア８ｃとを有しているものが適用される。

【００１７】前記外筒１０は、被分解物供給手段２に接続するために内筒２０の上流開口の内部まで挿入されたごみ投入口１１ａを有する上段ケーシング１１と、該上段ケーシング１１の下流に配される上段ガス出口ケーシング１２と、該上段ガス出口ケーシング１２の下流に配され相対回転可能に支持される上段回転筒部１３と、該上段回転筒部１３の下流に配され固定状態の上段ガス入口ケーシング１４と、該上段ガス入口ケーシング１４の下流に配される下段ガス出口ケーシング１５と、該下段ガス出口ケーシング１５の下流に配され相対回転可能に支持される下段回転筒部１６と、該下段回転筒部１６の下流に配され固定状態の上段ガス入口ケーシング１７
と、該上段ガス入口ケーシング１７の下流に配されガス出口１８ａ及び残渣出口１８ｂを有する下段ケーシング１８とを組み合わせて構成される。

【００１８】前記上段ガス出口ケーシング１２及び下段ガス出口ケーシング１５には、排ガスの集積及び一時貯留を行なうための出口ガスプレナム部１２ａ，１５ａが形成され、これらはガス出口１２ｂ，１５ｂにより排ガス処理系６のガス排出管６ａに接続され、前記上段ガス入口ケーシング１４及び下段ガス入口ケーシング１７には、供給ガスの一時貯留及び分配を行なうための入口ガスプレナム部１４ａ，１７ａが形成され、これらはガス供給管５ａ及び高温ガス入口１４ｂ，１７ｂを介して高温ガス供給手段５に接続される。

【００１９】前記内筒２０には、複数箇所に外向フランジ状の隔壁２１が一体に配されるとともに、該複数箇所の隔壁２１は、外筒１０の内部を複数に区画した状態に配されて、独立した加熱室Ａ，Ｂを形成するようにしている。

【００２０】そして、上段ケーシング１１及び上段ガス出口ケーシング１２の間，上段ガス入口ケーシング１４
及び下段ガス出口ケーシング１５の間，上段ガス入口ケーシング１７及び下段ケーシング１８の間には、隔壁２
１がそれぞれ介在して、これらの介在部分で回転の支持とシールとを行なうシール軸受け部２２を構成するようにしている。

【００２１】また、固定部分と回転部分との間には、これらの相対回転を許容した状態でシールするための回転シール部２３が配される。 つまり、上段ガス出口ケーシング１２，上段回転筒部１３，上段ガス入口ケーシング１４の接合部分や、下段ガス出口ケーシング１５，下段回転筒部１６，上段ガス入口ケーシング１７の接合部分には、それぞれ回転シール部２３が介在状態に配されて、上段回転筒部１３及び下段回転筒部１６の回転を許容するとともに、接合部分の支持を行なうようにしているなお、少なくとも、上段回転筒部１３の外周には、駆動手段８におけるラックギア８ｃが一体に配される。

【００２２】さらに、外筒１０の回転部分と内筒２０との間には、これらを機械的に連結して一体回転させるためのアンカーボルト等の連結手段２４が配される。

【００２３】このような熱分解キルンにおいて、被分解物供給手段２から、被分解物がごみ投入口１１ａを経由して内筒２０に送り込まれるとともに、高温ガス供給手段５及び駆動手段８等の作動により、内筒２０が高温雰囲気で回転させられていると、内筒２０の内部で被分解物が転動を伴いながら徐々に熱分解され、生成された熱分解ガスが、ガス出口１８ａを経由して熱分解ガス処理系３に送られるとともに、残渣が残渣出口１８ｂから落とされて残渣処理系４に送り出される。

【００２４】この際に、高温ガス供給手段５からの熱媒は、上下段の入口ガスプレナム部１４ａ，１７ａに分割して送り込まれるとともに、図１に矢印で示すように、
加熱室Ａ，Ｂを挿通して内筒２０を加熱する。 次いで、
内筒２０と熱交換後の熱媒は、出口ガスプレナム部１２
ａ，１５ａ及びガス出口１２ｂ，１５ｂを経由して排ガス処理系６に送り出される。

【００２５】したがって、加熱室Ａ，Ｂに送り込む熱媒量は、上下段の温度センサ７ａで加熱室Ａ，Ｂの下流位置の温度を検出し、検出温度が所望の温度に対して低いか高いか等を、制御部７において判別し、その結果に基づいて制御弁７ｂの開度を調整することにより設定される。

【００２６】図２は、キルン位置（内筒の長さ方向の位置）と内筒２０の温度分布との関係例を示している。 加熱室Ｂにおけるガス出口１８ａの近傍温度を４５０℃、
並びにほぼ中間点である上段ガス入口ケーシング１４の近傍温度を３５０℃とする温度分布を与えると、内筒２
０に送り込まれた被分解物は、後半の下段の部分で、３
５０℃以上でかつ４５０℃以下の高温に長い時間さらされて、熱分解が促進されるとともに、熱分解に際して、
温度の上限を４５０℃に抑制することにより、ダイオキシンの形成を回避することができる。 なお、図２の破線は、加熱室が分割されておらず、かつ温度勾配の変化がない場合を示しており、温度が３５０〜４５０℃となる範囲に着目すると、実線の温度分布の場合の方が、破線の場合と比較して著しく距離が大きくなっていることが明らかである。

【００２７】一方、図１例では、共通の高温ガス供給手段５から、同一温度の熱媒を上下段に分けた加熱室に供給しているが、２箇所の温度センサ７ａにより所望温度になっているか否かを検出しながら、下段の加熱室Ｂへの熱媒供給量を大きくする制御を行なうことにより、内筒２０の内部に、図２に示すように、３５０〜４５０℃
の温度分布を長い距離にわたって付与することができる。

【００２８】次いで、外筒１０及び内筒２０の支持構造やシール構造について説明する。 基本的に、外筒１０は非回転状態、内筒２０は回転状態とするものであるが、
図１例では、加熱室Ａ，Ｂを２段に分割するとともに、
３箇所の回転シール部２３により隔壁２１を介して内筒２０を支持して、内筒２０の回転時の振れを低減しながらシール性を付与している。 また、回転シール部２３の部分にあっては、例えば４箇所配されて、回転を許容しながらシールするようにしている。

【００２９】〔他の実施の形態〕本発明に係る熱分解キルン及びその温度分布制御方法にあっては、以下の技術を包含するものである。 ａ） 図１に鎖線で示すように、下段回転筒部１６の回りにも駆動手段８を配して、同期状態で並列運転すること。 ｂ） 駆動手段８を下段回転筒部１６の回りのみに配すること。 ｃ） 加熱室Ａ，Ｂの分割数を３以上にすること。 ｄ） 一部の隔壁２１の外径を、外筒１０の内径より若干小さくして、外部に露出させないようにすること。 その場合に、シール軸受け部２２を省略すること。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る熱分解キルン及びその温度分布制御方法によれば、以下の効果を奏する。 （１） 内筒の回りに、その長さ方向に独立した複数の加熱室を形成しておいて、熱媒を個別に供給して、内筒の内部温度を複数段に分けて設定することにより、熱分解キルンの内部温度設定時における自由度を高めることができる。 （２） 内筒における下流位置の内部温度の温度変動を少なくすることにより、所望の熱分解温度の保持時間を長くし、熱分解効率を高めることができる。 （３） 上記により、所望温度範囲を大きくし、熱分解キルンの小型化を図ることができる。 （４） 内筒の複数箇所に温度センサを配し、その温度検出データを制御部に伝送して、内筒の内部を個々に設定することにより、精度の高い熱分解を実施することができる。 （５） 同一の熱媒を使用して、量の制御により内筒の内部温度の設定を行なうことにより、装置構造の単純化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る熱分解キルン及びその温度分布制御方法の第１実施形態を示すブロック図を併記した正断面図である。

【図２】 図１に示す内筒の温度分布図である。

【符号の説明】

１ 熱分解キルン本体 ２ 被分解物供給手段 ３ 熱分解ガス処理系 ４ 残渣処理系 ５ 高温ガス供給手段 ５ａ ガス供給管 ６ 排ガス処理系 ６ａ ガス排出管 ７ 制御部 ７ａ 温度センサ ７ｂ 制御弁 ８ 駆動手段 ８ａ 回転駆動源 １０ 外筒 １１ 上段ケーシング １１ａ ごみ投入口 １２ 上段ガス出口ケーシング １２ｂ ガス出口 １３ 上段回転筒部 １４ 上段ガス入口ケーシング １４ａ 入口ガスプレナム部 １４ｂ 高温ガス入口 １５ 下段ガス出口ケーシング １５ｂ ガス出口 １６ 下段回転筒部 １７ 下段ガス入口ケーシング １７ｂ 高温ガス入口 １８ 下段ケーシング １８ａ ガス出口 １８ｂ 残渣出口 ２０ 内筒 ２１ 隔壁 ２２ シール軸受け部 ２３ 回転シール部 ２４ 連結手段 Ａ，Ｂ 加熱室

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